Photosynthese ist der Prozess, bei dem Sonnenlicht in chemische Energie umgewandelt wird, indem es in den Bindungen von Glukose oder Zucker gespeichert wird. Dieser Prozess findet in Pflanzen, Bakterien und einigen Protisten oder Algen statt, um Zucker als Nahrung zu produzieren. Das in den Blättern photosynthetischer Pflanzen enthaltene Chlorophyll fängt Energie aus dem Sonnenlicht auf und wandelt sie in Kohlenhydrate um. Die Photosynthese verwendet Kohlendioxid (CO2) und Wasser als Rohstoff, um Zucker zu produzieren und als Nebenprodukt Sauerstoff freizusetzen.
Biologische Struktur
Die Photosynthese findet hauptsächlich in Blättern und Stängeln statt. Das typische Blatt umfasst die obere und untere Epidermis, Leitbündel, Mesophyll und Spaltöffnung oder Pflanzenporen. Die obere und die untere Epidermis dienen dem Blattschutz. Die Spaltöffnungen sind Poren in der unteren Epidermis, die als Durchgang für CO2 und Luft dienen. Die Leitbündel bewegen Wasser, Mineralien und Nährstoffe um die Pflanze herum. Das Mesophyll enthält Chloroplasten in seiner Thylakoidmembran. Dies ist der Ort, an dem die Photosynthese stattfindet.
Auftreten einer chemischen Reaktion
Die gesamte chemische Reaktion unter Photosynthese kann als „6H2O + 6CO2 > C6H12O6+ 6O2“ geschrieben werden. Der Prozess erfolgt in zwei Stufen. Die erste Stufe ist die Reaktion von Licht, das verwendet wird, um hochenergetische Moleküle zu bilden. Die bei der Lichtreaktion gewonnene Energie wird in Zellen in Form einer Chemikalie namens ATP oder Adenosintriphosphat gespeichert. Die zweite Stufe der Photosynthese wird als Calvin-Zyklus-Reaktion bezeichnet.
Calvin-Zyklus-Reaktion
In diesem Teil der Reaktion wird die bei ATP gespeicherte chemische Energie verwendet, um durch enzymatische oder enzymatische Reaktionen aus CO2 Zucker herzustellen. Zunächst reagiert CO2 mit einer Verbindung aus fünf Kohlenstoffatomen namens Ribulosebisphosphat (RuBP), katalysiert durch die Enzym Carboxylase-Oxygenase, um eine stabile Verbindung mit drei Kohlenstoffatomen herzustellen, die als Phosphoglycerat (PGA) bezeichnet wird. In ATP eingefangene Energie wandelt PGA in Glyceraldehyd-3-phosphat (G3P) um, das in andere organische Verbindungen umgewandelt wird.
Faktoren, die die Photosynthese einschränken
Die Photosynthese wird stark von Faktoren wie Lichtintensität, Bodennährstoffen, Wasserverfügbarkeit, Temperatur und Kohlendioxidkonzentration in der Atmosphäre bestimmt. Ein Absinken des Wasserspiegels reduziert die Feuchtigkeit aus dem Boden und schließt die Spaltöffnungen. Dies begrenzt die Diffusion von Kohlendioxid und beeinflusst die Photosynthese.